快速色譜錄井技術在延長氣田的全面推廣及應用

胡登平 王潤剛

摘 ?要：文章從快速色譜技術原理出發，分析比較了快速色譜技術和常規色譜技術之間的差異。快速色譜技術具有分析周期短、靈敏度高、獲得油氣層信息豐富的特點，能夠有效解決快速鉆井過程中巖屑描述難度高、薄層發現難，水平井錄井信息量少等制約天然氣勘探開發的難題，在延長氣田鄂爾多斯盆地天然氣勘探開發過程中具有明顯優勢。結合地層天然氣識別實際需求，得到了更適合延長氣田的色譜選用標準。為延長氣田在鄂爾多斯盆地天然氣高效勘探開發奠定了基礎。

關鍵詞：快速色譜;錄井;延長氣田;推廣;應用

中圖分類號：P631.8 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）20-0142-03

Abstract： Based on the principle of rapid chromatography， this paper analyzes and compares the differences between rapid chromatography and conventional chromatography. Rapid chromatography technology has the characteristics of short analysis period， high sensitivity， and rich oil and gas reservoir information， which can effectively solve the difficulties of cuttings description andthin layer discovery in the process of rapid drilling， as well as the lack of logging information in horizontal wells restricts the exploration and development of natural gas， which has obvious advantages in the process of natural gas exploration and development in Ordos Basin of Yanchang Gas Field. Combined with the actual demand of formation natural gas identification， the chromatographic selection standard which is more suitable for Yanchang Gas Field is obtained. It lays a foundation for efficient natural gas exploration and development of Yanchang Gas Field in Ordos Basin.

Keywords： rapid chromatography; mud logging; Yanchang Gas Field; popularization; application

氣測錄井作為一項重要的錄井技術，在發現和評價油氣層以及監控鉆井方面起著不可替代的重要作用，同時它也是試氣選段時的一項重要依據，但由于氣測錄井從鉆井過程中的氣體，從采集到分析受諸多方面因素的制約，影響了氣層錄井資料的準確性。隨著油氣開發難度的增加和鉆井技術的發展，對氣測錄井技術的要求也隨之增加，特別是水平井鉆井施工，隨水平段的增加，由于水平段的沉降，導致鉆遇地層可被攜帶至地面的信息量急劇減少;PDC鉆頭的使用，返出巖屑粒度遠遠小于牙輪鉆頭，對地質師的要求增加，對氣測的依賴性更強;薄油氣層的開發，對氣測的反應速度也提出了更高的要求。為了提高解釋符合率，進而對錄井氣測儀器的響應速度、檢測靈敏度、維護時間等提出了更高要求。

1 快速色譜錄井技術簡介

1.1 快速色譜分析的基本原理

快速色譜技術的工作原理就是通過把鉆井液攜帶的儲層含油氣其信息進行脫離和采集，將采集到的烴類混合氣體送入色譜柱進行快速、高精度分離，進而完成單組分的分離過程。分離后的單組分以此通過焰氫燃燒形成離子流，經過電流放大后，形成脈沖信號，再通過計算機轉換為單組分濃度值（ppm），從而完成單組分濃度檢測過程。

1.2 快速色譜與常規色譜差異分析

錄井氣測儀器的核心是在線氣相色譜儀。快速色譜儀與常規色譜儀有許多不同之處，主要表現如下：

快速色譜儀色譜柱更加精細，體積縮小為常規的1/3，氣體分析周期因此而大幅度縮短，從3～4min縮短到30s，分析速度比原來快了6倍。

分析靈敏度有所提高，常規色譜最小氣體檢測體積分數為10×10-6，而快速色譜儀則為1×10-6，相互之間差了一個數量級。

石油行業標準SY/T 5190-2016《石油綜合錄井儀技術條件》對全烴測量要求是測量范圍1×10-5～1，甲烷最小檢測濃度1×10-5;對烴組分測量的要求是測量范圍1×10-5～1，最小檢測濃度（甲烷）1×10-5;烴組分分析周期分為快速色譜（30s）、普通色譜（90s）。

1.3 快速色譜分析的技術優勢

快速色譜技術與常規色譜技術相比較，除了快速色譜分析速度快，靈敏度高以外，再具體應用上還具有以下優勢。

1.3.1 有利于薄油氣層的發現和評價

快速色譜技術相較于常規色譜技術更適用于發現和評價薄油氣藏。在薄油氣層地區，普通色譜儀可通過全烴曲線出現梯形峰來觀察發現油氣藏，但分析周期要3～4min，當鉆時小于3min/m時，就會出現只采集到氣層段上的某一個點，甚至采集不到的情況。這樣導致的結果就是，氣測錄井資料只能得到一個只有全烴的可疑薄油氣層，而不能真實反映該薄層的組分情況。快速色譜分析技術最短分析周期僅為30s，有的甚至可編輯，這樣厚度不小于0.2m的超薄油氣層都可能被檢測和識別出來。

1.3.2 有利于快速鉆進條件下發現油氣層

在鉆進速度極快（<1min/m）的情況下，分析周期為3min的常規色譜儀極有可能漏失正鉆穿油氣層的色譜組分檢測分析，但定量快速色譜儀在這種情況下，卻至少能夠采集到一個樣品，來實現對所鉆穿油氣層的氣體組分分析。快速色譜分析所得到的數據的實時曲線，每一個臺階的變化即表明其檢測分析了一次，也就是說在8min內能檢測分析11次，而常規色譜儀則只能檢測分析2～3次。在PDC鉆頭快速鉆探和淺層鉆探時，快速色譜技術是有效發現油氣顯示和預防淺層氣事故的最佳手段。

2 快速色譜儀對比性分析

目前延長氣田在用色譜儀主要是ACE2智能色譜儀、SK-3Q02G和SK-3Q04色譜儀，占比為43%。通過對錄井資料統計，使用SK-3Q04色譜儀的氣測資料準確率為98%，而使用SK-3Q02色譜儀的氣測資料準確率為91%。分析原因主要有兩點，其一，是SK-3Q02色譜儀分析周期長（180秒），而以目前復合鉆進的特點（鉆進速度快，鉆時低），造成了薄層資料的漏取，同時組分采樣間隔長，采集的數據少，影響氣測資料的準確性。其二，是氣測全烴值雖為全井段連續測量，但其受泥漿性能的影響（泥漿液中也含有氣體），組分值的精確度直接影響了全井氣測資料的準確性。幾種色譜儀主要技術參數見表1。

從表1可知，目前延長油田部分在用色譜儀無論在分析時間，還是在分析靈敏度上均達不到行業標準要求，自然也影響到氣測解釋準確率。

Y21M井使用的是SK-3Q04型快速色譜錄井儀，其對天然氣組分的分析時間短，能夠每30秒進行一次分析，在正常鉆進過程中能夠識別出3450.9m-3451.6m（0.7米）、3475.9-3476.5（0.5米）、3476.4-3477.0（0.6米）等小于1米的薄氣層，有助于準確認識地層含氣分布情況和對射孔選段（如圖2）。

P2M1200井是一口水平井，鉆進初期使用的是SK-3Q02G智能色譜儀，但在水平段鉆進過程中由于設備靈敏度不夠高且穩定性表現不好，使得不能有效指導水平井導向，最后出現多次鉆出目的層。隨后更換了SF-3000型快速色譜儀，其分析快，精度高，性能穩定的特點滿足了現場要求，最終該井按照實際要求成功完鉆。

除此之外，在實際使用過程中還發現，快速色譜技術在準確發現和評價地層含油氣性、克服常規色譜中甲烷含量大于全烴的問題和淺層鉆進過程中鉆井液混入油后擾亂油氣層發現等都有明顯的效果。綜合分析認為快速色譜技術能夠保證天然氣勘探過程中錄井氣測的準確性。

3 快速色譜儀的推廣及應用

為滿足復合條件下鉆井的需要，以石油行業標準為參考，選用快速色譜儀是提高氣測解釋準確度的關鍵手段，目前國內外高性能色譜儀從技術參數看必然能達到這個要求。利用快速色譜錄井技術來提升錄井氣測準確性的可行性上是有先例的，目前在石油行業，中石油、中石化、中海油已基本淘汰SK-3Q02G，全面推廣快速色譜技術。快速色譜在分析周期縮短為1/6、靈敏度提升一個數量級的情況下價格相較于常規色譜只增加了4-7.4萬，性價比很高。基于延長氣田錄井技術服務由民營企業承擔的特點，選用色譜儀既要滿足必須的性能參數，又不至于為企業增加太大的經濟壓力。綜合認為快速色譜技術能夠保證天然氣勘探過程中對錄井氣測準確性的要求，建議在延長氣田全面推廣應用。

4 結束語

（1）通過分析對比，快速色譜技術和常規色譜技術在分析周期、靈敏度和穩定性等方面有明顯差異。

（2）快速色譜技術相較于常規色譜技術分析周期更短，靈敏度更高，有利于發現和評價薄油氣層、有利于快速鉆進條件下發現油氣層。

（3）分析認為快速色譜技術能夠保證天然氣勘探過程中對錄井氣測準確性的要求。建議在延長氣田全面推廣應用。

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